L'IGBT, noto anche come transistor bipolare a gate isolato, è un dispositivo a semiconduttore di potenza composito, completamente controllato in tensione, composto da un transistor bipolare (BJT) e da un transistor a effetto di campo a gate isolato (MOS). Il suo ingresso è un MOSFET e la sua uscita è un transistor PNP. Pertanto, può essere considerato un transistor Darlington con ingresso a semiconduttore a ossido metallico.

Combina i vantaggi dell'elevata impedenza di ingresso del MOSFET e della bassa caduta di tensione di esercizio del GTR, e presenta le caratteristiche di facilità di pilotaggio, elevata capacità di corrente di picco, autospegnimento e alta frequenza di commutazione (10-40 Hz). Ha gradualmente sostituito i tiristori e i tiristori a spegnimento di gate (GTO) e attualmente rappresenta la nuova generazione di dispositivi elettronici di potenza in più rapida crescita. Ampiamente utilizzato in alimentatori a frequenza variabile di piccolo volume e ad alta efficienza, regolazione della velocità dei motori, gruppi di continuità e saldatrici inverter.

Il principio di funzionamento dell'IGBT

L'IGBT è controllato dal gate G, dall'emettitore E e dal collettore c. Se la tensione tra il gate e l'emettitore dell'IGBT, ovvero la tensione di pilotaggio, è troppo bassa, l'IGBT non può funzionare stabilmente; se la tensione di tenuta tra il gate e l'emettitore è troppo alta o addirittura supera, l'IGBT potrebbe danneggiarsi permanentemente.

Allo stesso modo, se la tensione tra il collettore e l'emettitore dell'IGBT supera il valore consentito, la corrente che scorre attraverso l'IGBT supererà il limite, causando un superamento della temperatura di giunzione dell'IGBT rispetto al valore consentito, punto in cui l'IGBT potrebbe danneggiarsi in modo permanente.

Valutazione della polarità IGBT

Quando si testano gli IGBT, è necessario utilizzare un multimetro analogico. Impostare innanzitutto il multimetro su r1k e utilizzarlo per misurare la resistenza tra i due poli. Se il valore di resistenza di un polo e degli altri poli è infinito, il valore di resistenza di questo polo e degli altri poli è ancora infinito dopo aver sostituito la sonda, questa è la griglia g; utilizzare un multimetro per misurare la resistenza tra gli altri poli. Se la resistenza misurata è infinita, la resistenza diminuisce dopo aver sostituito la sonda. Quando la resistenza misurata è piccola, la sonda rossa tocca il collettore C e la sonda nera tocca l'emettitore e.

Giudizio sulla qualità dell'IGBT

Per valutare la qualità dell'IGBT, è necessario utilizzare un multimetro analogico (la tensione della batteria interna del multimetro elettronico è troppo bassa), oppure è possibile utilizzare una batteria da 9 V. Innanzitutto, impostare il multimetro su r10k (quando si utilizza r1k, la tensione interna è troppo bassa per accendere l'IGBT). Utilizzare uno stilo nero per collegare il collettore C dell'IGBT e la penna di prova rossa all'emettitore E dell'IGBT; l'indicatore del multimetro sarà zero.

Toccare contemporaneamente la griglia G e il collettore C con un dito per attivare l'IGBT; la lancetta del multimetro si muoverà chiaramente nella direzione con minore resistenza, che può essere mantenuta in una certa posizione. Quindi toccare sia il gate G che l'emettitore E con un dito. A questo punto, l'IGBT è bloccato e la lancetta del multimetro torna a zero durante la rilevazione. I fenomeni sopra descritti sono coerenti e si può affermare che l'IGBT è in buone condizioni, altrimenti c'è un problema con l'IGBT.